分类号：
单位代码：37241
本科毕业设计
管材折弯机机构设计
姓名
学号
年级2010
专业机械设计制造及其自动化系（院）机械工程学院
指导教
2012年3月6日
目录
第一部分 (3)
我的机械工程师之路 (3)
1．前言 (3)
2．大学毕业后发展规划 (3)
3．对机械行业的发展认识 (4)
3．1 机械行业及机械专业 (4)
3．2 机械行业前景展望与人才需求预测 (5)
4．自我评价 (6)
4．1 劣势 (6)
4．2 优点 (6)
4．3 解决自我盘点中的劣势和缺点 (6)
5．对自己的要求与希望 (7)
第二部分 (9)
管材折弯机的设计 (9)
摘要 (9)
一．绪论 (11)
1．管材成形技术及设备发展的新趋势 (12)
1．1 挠度补偿装置 (12)
1．2 角度补偿装置 (13)
2．弯管技术和设备 (13)
2．1 管材的加工需解决的问题 (13)
2．2 数控第四轴和数控中心助推技术 (13)
2．3 全电动弯管机 (14)
2．4 管端成形技术 (14)
2．5 内高压成形技术 (14)
3．本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述 (15)
3．1 本课题有待解决的主要关键问题 (15)
4．弯管机的结构设计部分 (15)
4．1 主要设计参数 (15)
4．2 电动机的选择 (15)
4．2．1 功率的计算 (16)
4．2．2 电机的选择 (16)
4．3传动机构的设计与计算 (16)
4．3．1带传动的设计计算 (16)
4．4 链传动设计 (19)
4．4．1 选择链轮齿数 (19)
4．4．2 传动比 (19)
4．4．3 大链轮的齿数 (19)
4．4．4 张紧轮齿数 (20)
4．4．5 链条节距选用 (20)
4．4. 6 链轮的主要尺寸 (20)
4．4．7 链传动的张紧 (21)
4．4．8 链轮的润滑 (21)
4．5主轴管材夹紧装置的设计 (21)
4．5．1 丝杠传动设计 (22)
4．6．1 输入轴的设计 (23)
4. 6. 2 输出轴的设计与校核 (25)
5.管材的加工知识和解决方法 (27)
参考文献 (31)
结束语 (32)
致谢 (33)
第一部分
我的机械工程师之路
1．前言
我们向往着美好的明天，所以一直为着心中的那个梦而奋斗。大学生职业生涯规划，换个角度理解，就是对我们心中的那个蓝图的描绘。我们对自己的职业生涯进行规划，就是给自己的梦想插上翅膀。远大的理想总是建立在坚实的土地上的，青春短暂，从现在起，就力争主动，好好规划一下未来的路，去描绘这张生命的白纸。
一个有效的职业生涯设计必须是在充分且正确认识自身条件与相关环境的基础上进行的。要审视自己、认识自己、了解自己，做好自我评估，包括自己的兴趣、特长、性格、学识、技能、智商、情商、思维方式等。即要弄清我想干什么、我能干什么、我应该干什么、在众多的职位面前我会选择什么等问题。所以要想成功就要正确评价自己。
2．大学毕业后发展规划
美好的愿望：将来有一天能是一个很成功的人，从事着自己理想的事业，有一个美满的家庭，家人和睦幸福，是我最大的奋斗目标！
职业方向：做一个有很高专业技能的设计人员，从基层做起到助理工程师再到工程师，是我努力的方向。
职业定位：根据个人的性格与兴趣，适合我的职业类型有：机械技术员、建筑景观类、实验技师，我的职业类型偏向于现实性和社会性，做事能力较灵活，动手能力强，同时有较强的社会责任感和人道主义倾向。经过自我剖析，毕业后的我将会直接从事与专业有关的工作，如：技术员，自我认可能力强。
需要学习的综合素质：较强的学习、创新、领导、组织、协调、表达能力；能看到事情积极的一面；沉着冷静的气质；大气、踏实、认真的特质；较高的思想素养；很高的职业操守；较强的语言与文字表达能力；极强的责任感；做事认真，很有耐心；速度与效果并重；做事情想得太多，不果断；原则太多；有计划，但实施情况不好，常常打乱；不喜
欢一直做一个职业；有时缺乏自信；有时优柔寡断；对其他人要求太苛刻。
3．对机械行业的发展认识
3．1 机械行业及机械专业
未来10年将是中国机械行业发展的最佳、最快时期——承接世界制造业的转移，中国正在逐步成为世界工厂。美国、德国、日本、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、日本、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，由此来看，中国的重化工业发展期将至少延续10年。因此，在未来10年内，国产机械产品的国际竞争力将不断增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，中国机械行业中的一些子行业，如，船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、机床等将受益于产业转移，加快出口进程。
在工科院校的各个院系中，机械系学生的队伍颇为庞大。这是因为机械专业学科方向比较多，机械类专业下设有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、机械工程及自动化、车辆工程、机械电子工程、汽车服务工程、制造自动化与测控技术、微机电系统工程、制造工程等专业，列“家族谱系”的话会是长长的一串。“机械工程”是教育部划定的一级学科，它的基本定义是这样的：机械工程的主要研究领域包括机械的基本理论，各类机械产品及系统的统计方法、制造技术检测与控制、自动化及性能分析与实验研究等。机械类专业日新月异的变化，这个定义没有涵盖。由于应用行业不同，实际上的研究方法也会有很大差别。有些院校以汽车研究见长，有的则在航空航天领域有着不可撼动的地位，还有的院校在机器人制造方面实力超群。机械类专业学生在本科阶段主要接触以下课程：机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械振动、工程材料、制造技术基础、电工学、电子学、计算机硬件技术、机械控制技术等。由于机械类专业的实用性和可操作性很强，在学习过程中各校都会很重视培养学生的动手能力，大家需要参加课程试验设计、金工实习，包括机械基础实验、电工电路设计、机械原理课程设计、机械设计课程设计等。
3．2 机械行业前景展望与人才需求预测
2008年1-10月我国机械行业销售收入同比增长31.87%，出口同比增长了40.2%，全行业完成新产品产值11509.11亿元，同比增长37%，高于全行业销售收入增速5.13个百分点，行业依然保持较高的景气度。
2008年专用设备和交运设备毛利率整体保持稳步上升的趋势，通用设备毛利率基本维持稳定。由于公司成本控制的加强，装备技术升级带来劳动生产率的提升，企业资产运营能力增强，行业整体盈利能力逐步增强。通过加强内部管理和技术改造，机械行业内企业生产效率得到了进一步提高。
2009年重工业化进程和全球产业结构调整将继续维持机械行业景气。我们预计我国机械产品未来出口将依然保持高速增长。由于原材料价格的高涨以及竞争的加剧，具有核心竞争优势以及成本转嫁能力的企业将继续保持高速增长。我们继续看好专用设备以及交运设备未来盈利增长，通用设备我们看好机床和轴承等子行业。
工程机械行业由于出口和基础设施建设使得行业需求能够保持稳定的增长。政策上的支持以及产业结构的调整保证了机床行业处于快速成长期。
通过广泛的社会调研、与企业的交流和讨论，我们强烈感受到社会对机械类应用型人才的强烈需求，看到目前的高等职业教育所培养的人才与市场所需求的人才之间还存在不相适应的方面。机械类专业的人才培养模式改革不仅势在必行，而且非常迫切。
要了解未来的机械工程师需要掌握什么，必须分析制造活动的实质内涵。有一种关于制造活动的三坐标分析，对理解制造活动的实质具有参考意义。这种理论认为：20世纪80年代日本在制造业上超过美国，靠的是生产技术强，加上完善的物流，而在自动化方面投入并不很多，这中间JIT起了主要的作用；后来美国回过头来加强制造技术和质量控制，使传统制造业提高到先进生产水平，加上美国原有的完善的物流系统和信息技术上无可置疑的优势，以三个坐标的共同增强构成了当今最强大的制造业。
发展中国家追赶发达国家不能盲目照搬，一味追求信息化手段最先进、买自动生产线、买全套ERP系统管理软件，想绕过扎扎实实地抓制造工艺和基础管理，绕过改进物流和提高生产和管理效率，必将不能获得成功。
4．自我评价
4．1 劣势
我最大的缺点就是沟通能力差，不能积极的与人沟通，有点内向的性格，进入大学我已成人，我想我已认识到缺点，就会时刻在意它，不会让它肆意发展，克服缺点需要战胜自己，只要咬牙坚持就会挺过来。事实上，真正实施时会很痛苦和困难，但我相信自己已成人，相信大学会把自己锻炼成才，凡事我不会气馁，以高标准要求自己，如果发现自己泄气想随大流，要立马找原因并及时解决。既然自己的心黑暗了20年，就给外面的阳光一次机会，打开心窗，重新认识自己，挑战自己。我会主动参加各项社团活动。大胆展示自己动人的一面，我会主动与别人谈话，交流。同时不放松学业，毕竟我仍是一名学生。以学业为主，其它为辅。我会多关注有关交流和演讲的书，多方面训练自己的说话方式和技巧。
4．2 优点
我有一颗善良且体察入微的心，我会善意帮助别人，诚实了解别人，关心别人。我有一颗容忍的心，凡事以退一步海阔天空为标准。我细心洞察秋毫，所以我会发扬自己的优点。我会非常认真扮演自己的角色。我会从别人的角度思考问题，甚至委屈自己。所以我相信努力的付出，汗水的价值。我会从一点一滴中改善自己，我相信别人说过的一句话：大河里有小鱼，小河里有大鱼。
4．3 解决自我盘点中的劣势和缺点
所谓江山易改，本性难移。内向并非全是缺点，使我少一份张扬，多一点内敛，但可相应加强与他人的交流沟通，积极参加各种场合各项有益的活动，使自己多一份自信、激扬，少一份沉默、怯场。充分利用一直关心支持我的庞大的亲友团的优势，真心向同学、老师、朋友请教，及时指出自身存在的各种不足并制定出相应计划加以针对改正。
5．对自己的要求与希望
终身学习、善于学习是机械工程师的必备品质。我们所处的新时期，最大的特征就是机遇和挑战无限，学习永无止境。停止学习，就是被淘汰的开始。已有的知识不更新将快速老化。
此外，对于工程师来说，在创新问题上排除纯技术观点十分重要。“最好的技术不一定能成功，市场最终还是要打败技术”；而且，机械工程师不但要有内容类知识（是什么、为什么）、方法类知识（怎么做、谁来做），还要有规则类知识（约束着怎么做和谁做、什么能做、什么不能做）。哈佛商学院的传统是重视得出结论的思考过程，而不是能否得出正确的答案。“会学”重于“学会”，方法比知识更有用。
机械工程师应当保持发扬自己传统的优良品质：如认真严密、逻辑性强、全面权衡、追求准确性、系统性、结合实际、动手能力强等，同时克服机械思维、容易见物不见人、技术至上忽视市场等弱点，全面加强信息技术和管理技术的学习掌握，塑造成为新时期机械制造业和非机械产业都需要的复合型工程师，这也正是新形势下我国机械工程师的新机遇。
我觉得要成为真正的机械师，不是一步就能完成的，要慢慢积累，路慢慢其修远兮，吾将上下而求索！在社会这样一个大群体里面，沟通自然是为人处世的基本，如何协调彼此的关系值得我去深思和体会。学习机械当中依靠与被依靠对我的触及很大，在往后的学习当中我将会加倍努力，还应该不断的去更新自己的知识，这样才能在机械师这片领地闯出属于自己的天空。
其实每个人心中都有一座山峰，雕刻着理想、信念、追求、抱负；每个人心中都有一片森林，承载着收获、芬芳、失意、磨砺。一个人若要成功，必须拿出勇气，付出努力、拼搏、奋斗。成功，不相信眼泪；成功，不相信颓废；成功，更不相信泡影！我们自己的未来要靠我们自己来打拼！
“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，路途艰难且荆棘丛生，但我会毅然迈出前行的双脚，让梦紧跟心的步伐迈向前方，因为我的努力告诉我，我的未来不是梦。我们同承一片蓝天下,站在历史的潮头上，寻找着相同的梦想。
文王拘而演“周易”，仲尼扼而作“春秋”，屈远放逐乃赋“离骚”，左丘失明厥有“国语”，孙子摈脚“兵法修略”，不韦迁蜀世传“吕览”。相信我们自己，我们完全有能力创造自己美
好的未来。努力吧！奋斗吧！相信自己是最棒的，脚踏实地，披荆斩棘，执着向前！虽千年不移赤子之心，纵万难不坠青云之志，我们要让暴风雨练达我们的翅膀，让梦想成为我们身前追寻的阳光。终有一天，我相信，动感时代，你，我，我们，我们每一个人的未来都将不是梦。
第二部分
管材折弯机的设计
摘要
随着中国经济的快速发展，各行各业也跟随其后发展起来，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。
本文设计的是经济性能较好且精度较高的管材折弯机，主要针对的是直径20mm以下的管材。此弯管机主要是用夹紧机构把管材压紧在主轴上的成型轮模的槽中，然后通过主轴的旋转来实现管材的折弯，这种折弯是二维的。优点是经济性好性好，制造使用简单，而且适用范围广，缺点就是精度较低，这种物理折弯还会产生一定反弹。
传统的手工折弯很难控制角度和距离，而且精度太低，往往很难满足需求，相反现代化的全自动数控折弯机各方面性能都比较好，但是非常昂贵，不适合中小企业，而本文设计的折弯机就能既保证一定的精度，也有很好的经济性，具有广泛的运用空间。
关键词：管材；折弯机；折弯；夹紧；液压
临沂大学2012届本科毕业设计说明书
Abstract
With the rapid development of Chinese economy,every walk of china developed quickly。Many basic foundation is to be built。We need more workship，facility and transportation。The steel tube couldn’t satisfy need of。For some curling tubes are required,many engineers begin to design the curling machine。
The machine which I design is a kind of good presicion and proper price。It’s used for curling the tube which’s diameter is under 20mm。The curling process is very simple:firs the clamp equipment clamp the tube,then principal axis go round and round。The machine is easy for using and making。Also the cost is proper and it could be used in many circumstance。But the precision is not high,and this kind of curling shall have bring a bit rebound。
Taditionnal byhand curling hardly could control the curling angel and space。It has poor presicion 。With the development of the industry ,traditional curling method couldn’t satisfy the presicion requirement 。In the other hand,the CNC curling machine has a very good presicion ,but it’s very expensive。As my design has a good presicion and a proper price。It’s could be used in many factory。
Keywords:steel tube；curling machine；curl；clamp；hydraulic pressure
一．绪论
七八十年代，是中国工业经济快速发展的初期。各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。由于国内技术水平的落后，许多弯管设备开发设计只停留在初级阶段，继电器式的电气控制系统生产出来的产品质量和产量都没有达到人们对各种金属管工艺的理想要求。导管的传统弯曲是依据二维产品图样，采用装砂填料热弯、装砂填料手工冷弯、普通机弯以及钢管充液压弯等方法进行的。传统弯管完全凭借操作者的经验和技术熟练程度来控制产品质量。因此，管形差异较大，校正量大，大管径导管弯曲质量尤其难以保证，往往产生圆度超差、内半径处起皱、管腔内的填充物清除不干净等问题。传统弯管工序很多，操作过程繁杂。比如，装砂填料热弯和普通机弯的成形过程分别为：装砂填料热弯步骤：导管一端堵死，填砂，另一端也堵死，在钳台上夹持，在弯曲部位划线，加热弯曲，与标准实样对比并校形，切端头，去毛刺，吹净，修皱纹!椭圆吹净残砂和金属屑。普通机弯步骤：管子上机床夹紧，弯曲成形，松开模具，取出管子，使模具复位，按标准实样校正，按标准实样在管子上划下一个的起始线，按划线位置把管子放在模具内并夹紧!继续弯曲，直到弯好。
以往客车制造中，客车骨架一般是工人根据预先加工的靠模样板，用简易锻床及手锤等工具手工完成，工人劳动强度大、效率低、难以形成批量、弧度管弯制精度及加工周期，受其技术及经验影响程度大，满足不了批量的客车生产需求；有些大型汽车厂对定型车辆采用大型模具，虽然效率较高，但因各批次矩形管料回弹量差异很大，回弹无法控制，而修整模具又非常困难，生产成本很高。随后，出现了液压仿型弯管机，这种弯管机工作原理是由液压系统推动矩形管与靠模模具同时运动，由靠模滚轮在固定的模具上滑动，靠模滚轮与动滚轮连接，依靠滚轮的运动直接带动动滚轮运动。矩形管在动滚轮、定滚轮和靠滚轮的挤压下产生变形，同时矩形管不断的顶出导致矩形管输出轨迹变化，形成客车车身所需要的弧杆件。这种加工方式的弊端也是明显的：管材弯制曲线完全取决于靠模模具，不能实现曲率的灵活变化，而且，由于模具的磨损，必须频繁修整、更换模具。更为严重的是，由于材料的回弹量的严重差异，而在弯制中又不能实现回弹补偿，很难一次弯制出合格弧杆件。
90年代后，中国经济水平的飞速发展和不断提高，以前旧样弯管机已无法满足复杂的工业需要。二维数控自动弯管机正是在这一背景下逐渐开发成型，近几年, 随着高等级
公路不断发展, 客车业也抓住机会蓬勃发展起来, 豪华客车不断推陈出新, 其挺拔的外观、饱满的弧度、流线形的车身给人以视觉的享受。然而, 组成客车骨架的弧度渐变的弧度管的弯制较为复杂。目前，国内大多数客车生产厂家正逐步采用冷弯型钢制作客车骨架，由此产生了冷弯型钢的弯制工艺问题。客车的骨架的弧形构件如顶棚横梁，立柱，前后风窗框以及轮罩等约占40%到50%，曲率半径在R200至R9000mm之间，多数厂家采用模具冲压，靠模围弯等工艺弯制这些零件，而少数厂家采用拉弯成型，弧度渐变的弧度管, 因其曲率半径不统一, 而且其材料为强度较大的矩形管,同时其弯制的质量合格与否, 直接关系到后续工序, 如玻璃及外饰件的装配等方面, 所以弯制技术要求较高。以往客车制造中, 一般是以技术较好的工人用氧乙炔焊枪辅以其它工具手工完成, 虽然能制出, 但问题显而易见: a.工人劳动强度大; b. 效率低, 难以形成批量; c. 弧度管弯制好坏, 受其技术及经验影响程度大。存在型钢弹性变形量难以控制，整形工作量大及质量不稳定的缺点此种方法只适合于试制或小批量生产的要求, 对于批量较大的客车生产是不适合的。因此, 企业必须有与产量相适应的弯管设备。液压数控二维数控弯管机正是以其操作简单、弯制质量好、适合批量生产等优点很快得到客车企业的亲睐，液压数控二维弯管机采用PC总线控制，无触点运行，通过液压控制位移，使工件通过三滚轮系统完成滚压弯曲成型，本文就弧度管弯制的过程及原理结合实际操作加以探讨。该弯管机不但实现了客车顶棚横梁骨架任意曲率半径弧形构件一次滚压弯曲成型，而且保证产品精度和提高效率，该机采用计算机控制，无金属靠模，可进行人工或自动操纵控制，弯制不用弯曲形状管梁时，只须改变计算机输入的数据，便可进行弯曲工作，简便而迅速的修改和控制弯曲回弹量提供了方便。即可适应生产各种不同对称截面的冷弯型钢、薄壁矩形管材以及圆管的弯曲加工。1．管材成形技术及设备发展的新趋势
近年来,随着整个现代工业技术的发展及市场的需求,板材、管材成形技术及设备也有了相应的进步。如大型板材的折弯设备、全电动的弯管机、管端成形的成套装备及液压成形工艺及设备等,本文将结合实际解决方案对此进行阐述。
1．1 挠度补偿装置
从事大型件折弯的工艺人员都了解一个事实,即板料在微观组织上的差别和厚度的不均匀对于大型件的折弯来说是造成工件扭曲的根本原因。原有的折弯机的挠度补偿装置只能弥补机身框架的弹性变形造成的工件扭曲,对于板料自身性能和厚度的不均匀则无法弥补。而目前一些工件需要折多刀来获得最终形状,如汽车吊的吊臂工件,若不能解决挠度补
偿的问题将极大地影响产品的质量和生产效率。
针对这种要求,世界上知名的折弯机生产厂商都提出了自己的解决方案。解决方案为在工作台之下有一通长的楔块,楔块上均匀地加工出油缸的安装位置及利于楔块变形的工艺槽,通过调整油缸的活塞行程来使楔块变形。通常来看,楔块的变形形成的曲线可弥补整体框架的弹性变形。而局部也可调整出凸凹的效果以弥补板料自身性能和厚度的不均匀。以油缸间的距离为650mm为例,两油缸点之间的楔块高度差可达0.8mm。因此,折弯过程中的挠度补偿问题完全可以通过调整挠度补偿装置中的油缸活塞行程来加以解决。
1．2 角度补偿装置
为了用户在使用挠度补偿装置时效率更高，乌斯维肯还开发了角度测量装置来配合挠度补偿装置使用。此装置分为两个部分：机械式的角度测量装置安装在下模中间位置来测量整体机架变形造成的角度偏差并反馈回控制系统。此数值同时也是补偿的基准数值，控制第二次折弯时的上滑块行程；另一部分为激光测量系统，安装在下模全长方向的直线导轨上。测量头沿导轨高速移动的同时采集预先设定点的角度信息《通常为挠度补偿装置的油缸安装点)并与基准数值比较。以此确定局部挠度补偿的数据并反馈回控制系统，由控制系统来调整挠度补偿油缸。由于用户不必人TN量角度误差，极大地提高了生产效率。2．弯管技术和设备
2．1 管材的加工需解决的问题
当前高端管类产品的特点可谓是材料多样,尺寸各异,形状复杂,尺寸精度高，弯管质量要求也远高于一般产品。其具体表现为：
(1)为了减小外形尺寸，要求弯管半径(CLR)越来越小或两弯之间无直线段。
(2)薄壁类零件进行小弯曲半径或大角度弯管，并伴有很高的减薄率和椭圆度的要求。
(3)要求管子内部光滑平整，少有划伤毛刺，不允许有内部皱褶。
(4)管子材料中常有脆硬材料，延展性差，不易弯曲。
对于弯管设备来说，要解决这些问题，意味着对于影响弯管质量的工艺因素都要加以控制,才能得到完美的效果。因此，必须在设备结构和控制系统等方面有协调一致的解决方案。
2．2 数控第四轴和数控中心助推技术
在一般弯管设备仅能控制三轴(弯管、旋转及送进)时。数控第四轴，即压力模具数控伺
服助推功能可根据弯管的不同情况调整助推器的速度和压力(而不是通常的仅仅是调整速度)。
采用数控第四轴，弯管设备具有下列优点：
(1)减薄量减小。
(2)椭圆度减少。
(3)内部皱褶和外部开裂的可能性减小。
(4)液压油温和粘度自动补偿。
2．3 全电动弯管机
全电动弯管机,集合了上述的诸多独创技术,其可控轴数最多可达九轴。全电动弯管机相对于液压弯管机而言，具有以下显著优点：
(1)全电动弯管机精度更高，所有轴的重复定位精度为0.05mm，而液压弯管机为0.1mm。
(2)全电动弯管机的功率低于同等弯管能力的液压弯管机。
(3)不会因为油温和液压元件不稳定而造成工件的质量不稳定。
(4)由于液压系统固有的特点，液压弯管机需要定期更换元件、液压油，再加上储存这些物品的费用，使用成本明显高于全电动弯管机。
(5)全电动弯管机不需要油冷却装置，也就不需要处理水，同时也无需处理废油。2．4 管端成形技术
弯管只是管类零件加工的一个环节，完整的管类零件解决方案中管材的局部成形，如缩13、扩13、旋沟、卷边、镦筋以及鼓包等是必不可少的加工工序。在确定加工工艺时，必须将弯管加工工艺与管端成形工艺统筹考虑。由于新产品的不断出现，成形件的材料和形状总是推陈出新，管端成形技术一直面临着新的挑战。既需要在传统的工艺上挖掘潜力，又需要开拓思路提出新的方案应对。同时由于生产效率的要求，工艺和装备要适于自动化生产线的要求。
2．5 内高压成形技术
液压成形(Hydroforming)也被称为内高压成形，其基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体的同时，对管坯的两端施加轴向推力进行补料。在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。
液压成形技术的应用，扩大了管材成形的范围，使原来一些采用冲焊工艺制成的零件，
可以直接采用管材成形。
液压成形工艺适用于汽车、航空、航天和管道等行业的沿构件轴线变化的圆形、矩形或异形截面空心结构件，如汽车的排气系统异形管件非圆截面空心框架发动机托架、仪表盘支架车身框架(约占汽车质量的1 1％～1 5％)空心轴类件和复杂管件等。
适用材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金及镍合金等，原则上适用于冷成形的材料均适用于液压成形工艺。
3．本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述
管材是一种很好的支撑材料，钢管在钢结构中作为支撑材料，应用前景广阔。目前，在我国钢结构行业，使用圆钢管比较多，技术比较成熟，也有相应的产品标准和多本应用技术规程。在使用圆钢管时，一些建筑物的重要部件一般要求采用无缝钢管，但一方面由于无缝钢管价格昂贵，另一方面由于焊管的直径可以做得较大，管壁也可满足设计要求，大部分建筑构件仍采用焊管。
而在很多场合由于各种原因需要把管材变成我们需要的形状，这就要求有合适的管材成型技术，像拉，拔，冷轧等等，通过这些方法可以把管材加工成需要的形状，然而这方面的水平还不是很成熟。管材折弯的方法很多，需要根据材料选择加工方法。主要是用的是一些物理的办法，通过机械力把管材折弯。
3．1 本课题有待解决的主要关键问题
经过几个星期的毕业调研和查阅资料，对于所做的课题有了一个初步的认识，知道了自己要完成的设计任务，根据目前了解的情况，最需要解决的问题是：折弯的方式和工序的选择，加工过程中零件的装夹，主轴转角问题等。
4．弯管机的结构设计部分
4．1 主要设计参数
设计题目：管材折弯机的结构设计
加工零件：直径20mm以下长度在200mm以上的钢管，厚度1mm
主轴转速：80～180r/min
管材材料：45钢
4．2 电动机的选择
4．2．1 功率的计算
对于功率的计算采用如下的近似理论计算方法。本方法是基于电机的功率应该与单位时间相同的原则，即认为电机的功率应如下求得：
P=FV （4-1）
转速近似估计为0.4m/s ，F 经验值近似13kn
所以功率近似为5.2kw
4．2．2 电机的选择
由于管材的折弯力无法通过计算直接得到，故只能根据实验值计算。故参考一些实验值选择的折弯力，结合生产实践的经验，估取电机功率为 5.5kw, 选择电动机型号为Y160M-8。
其主要参数如下：
额定功率：5.5KW 额定转速：723r/min
效率：0.835 功率因数：0.73
输出轴径：48mm
4．3传动机构的设计与计算
根据上述所得的电机及主轴转速，初步确定电机至主轴间的减速比为
i =723/180=4.0 (4-2)
根据生产实践经验，选定电机至主轴间的减速传动机构为一对带轮和一对链轮。结合带轮和齿轮的传动特点，取带轮间的减速比为2，链轮间的减速比为2。
4．3．1带传动的设计计算
参考机械工业出版社出版的《机械设计手册》第二版的第四卷。
已知电机轴转速min /7231r n =,输入功率P=5.5kw
1）设计功率d P ,查得工况系数2.1=A K ，
kw P K P A d 6.65.52.1=?== (4-3)
2）选定带型 根据kw P d 6.6=和min /7231r n =，确定为B 型带。
3）小带轮基准直径1d d 及大带轮基准直径2d d ，取mm d d 1401
=，取传动比i=2.0,弹性
滑动系数01.0=ε。则大带轮基准直径
mm id d d d 2.27799.01400.2)1(12=??=-=ε (4-4)
取mm d d 2802=
4）输入轴实际转速2n
min /89.357280/72399.0140/)1(2112r d n d n d d =??=-=ε (4-5)
5)带速V
s m n d v d /3.5)100060/(11=?=π (4-6)
在5m/s ～30m/s ，符合要求。
6)初定轴间距
按公式取 m a 5000=
7)所需基准长度0d L
mm a d d d d a L d d d d o d 2.1669)4/()(/)(20212210=-+++=π（4-7）
选取基准长度mm L d 1600=。
8）实际轴间距a
mm L L a a d d 4.4652/)(00=-+= （4-8）
安装时所需最小轴间距min a
mm L a a d 4600015.0min =-= （4-9）
张紧或补偿伸长所需最大轴间距max a
mm L a a d 53202.0max =+= （4-10）
9）小带轮包角α
?=?--=??1633.57/)(18012a d d d d α （4-11）
10）单根V 带的基本额定功率
根据mm d d 1401=和min /7231r n =得B 型带kw P 64.11=。
11）考虑传动比影响，额定功率的增量得△1P ＝0.22kw 。
12）V 带根数z
))/((11L d K K p P z α?+= （4-12）
得955.0=αK ,得L K =0.92,则Z=4.04
取z ＝4根。
13）单根V 带预紧力0F
20)/()1/5.2(500mv zv P K F d +-=α （4-13）
得m ＝0.17kg/m,则
0F =500×(2.5/0.96-1) ×256 /(8×28.72)+0.17×272.28＝635.52N 。
14）压轴力r F
N zF F r 88.4880)2/sin(20==α (4-14)
15）带轮结构和尺寸
由Y160M-8电动机可知，其轴伸直径0d ＝38mm ,长度L=110mm, 故小带轮轴孔直径应取0d ＝38mm,毂长L=110mm 。
大带轮结构为四孔板轮式带轮。小带轮结构为实心轮式带轮。
画出小带轮结构示意图（图4-1）：
图4-1 小带轮
图4-1小带轮
大带轮结构示意图（图4-2）：
图4-2 大带轮
带轮的材料为HT150，加工的技术要求为轮槽工作面不应该有沙眼，格伦槽间距的累积误差不得超过±0.8。
由于带在电动机上安装会较松动，要求电动机能够沿两个带轮中心线方向移动，所以我在电动机的安装座上开了两个长圆孔，以便能够调整电动机的位置。
4．4 链传动设计
4．4．1 选择链轮齿数
小链轮的齿数1Z ,链速3～8m/s ，故选择齿数19～21，选择齿数191=Z
4．4．2 传动比
根据需要，推荐范围是i=2～3.5，选择i=2
4．4．3 大链轮的齿数
3821912=?==i z z （4-15）